HMI چیست و چه کاربردهایی دارد

احتمالا با ماشین آلات و دستگاه هایی سر و کار داشته اید که مانیتوری متصل به آن در جلوی اپراتور قرار گرفته باشد. کاربر ماشین نیز هرزگاهی تغییری روی آن اعمال می کند و اعداد و ارقامی در آن درج می شود. این مانیتور همان HMI است. حال برای اینکه بدانید HMI چیست و در چه مواردی استفاده می شود، کافیست مطلب زیر را مطالعه کنید.

HMI چیست

Human Machine Interface یا به مخفف HMI، رابط کاربری انسان با ماشین است. به کمک این مانیتور پارامترهای مختلف دستگاه قابل پایش و همچنین تغییر است. در گذشته اطلاعات عملکردی ماشین از طریق گیج های عقربه‌ ای یا اندیکاتورهای کوچک به صورت جداگانه نمایش داده می شد، اما به با ورود HMI همه داده‌های دستگاه به صورت رنگی و قابل کنترل در اختیار اپراتور قرار می گیرد.ابعاد این صفحه نمایش ها متنوع بوده و بسته به محل نمایش و میزان اهمیت اندازه آن تغییر می کند. اغلب به صورت تاچ و یا لمسی هستند تا اپراتور عملکرد بهتری داشته باشد.

PLC هسته اصلی سیستم های صنعتی است و فرمان ها از این بخش محاسبه و پردازش می شود. یعنی داده‌ها را از حسگرها جمع‌آوری کرده و بر اساس منطق برنامه‌ریزی شده تصمیم می‌گیرد و بر همین اساس محرک‌ها و ماشین‌آلات را کنترل می‌ کند. HMI نیز به عنوان رابط نمایشی-گرافیکی ورودی و خروجی PLC را درخواست و به نمایش می گذارد.

کاربرد HMI

حال که دانستید HMI چیست به کاربردهای آن می پردازیم. معمولا از HMI به منظور مانیتورینگ، ثبت و کنترل اطلاعات یک سیستم استفاده می شود. در گذششته، اپراتورها مجبور بودند تجهیزات و فرآیندهای مکانیکی را دایما بررسی کنند و نتایج را بر روی کاغذ یادداشت و مقایسه کنند اما امروزه به کمک نمایشگرهای HMI، اطلاعات به طور مستقیم در تعامل با کنترل‌ کننده‌های PLC قرار می‌گیرند. تولیدات صنعتی، انرژی، آب و فاضلاب، اتومبیل‌سازی، فرآوری غذا، دستگاه‌های پزشکی همگی برای بهره وری بیشتر مجهز به سامانه HMI هستند.

دستگاه پرکن مایعات اتوماتیک را در نظر بگیرید که مجهز به HMI است. اپراتور می تواند بسیاری از اقدامات را روی نمایشگر تنظیم و مشاهده نماد. برای مثال: وزن ریزش مواد را تنظیم کند، سرعت نوار نقاله را تنظیم و یا تعداد بسته هایی که در ۲۴ ساعت و روزهای قبل پر شده را بررسی و مقایسه نماید.

سطوح مختلف کاربری HMI

Pushbutton Replacer: پوش باتن، یا جایگزین دکمه های عملکردی مکانیکی از اولین قابلیت های HMI است. به کمک این قابلیت دکمه های مختلف نظیر روشن و خاموش شدن دستگاه، قطع یک فرآیند، افزایش سرعت و … به کمک دکمه های روی مانیتور قابل اعمال است.

Data Handler: مدیریت داده، برای بازدید و دریافت متغیرهای مختلف و یا گزارش عملکرد پروسه تولید از این نوع HMI استفاده می‌کنند. ابعاد این HMI مقداری بزرگتر هستند تا نمودار های گرافیگی خطی، میله ای و انواع مقایسه ها قابل نمایش باشد.

Overseer: حالت ناظر، پیشرفته ترین کاربرد HMI است که بیشتر در پروسه‌های صنعتی بزرگ و سیستم‌های مانیتورینگ پیشرفته مانند SCADA به‌ کار گرفته می شود. عیب یابی روند تولید نیز به کمک این سطح قابل پیگیری و رفع است. معمولا برای دسترسی ناظر از HMI با ابعاد بزرگ نظیر ۲۰ اینچ و بالاتر استفاده می شود.

مزایای HMI

• عملکرد کاربر هنگام کار با HMI بسیار دقیق‌تر است.
• دسترسی سریع به اطلاعات پردازش شده دستگاه.
• عیب‌یابی و تعمیر راحت تر تجهیزات با استفاده از اطلاعات روی نمایشگر HMI.
• کاهش خطاهای انسانی در فرآیند تولید.
• امکان اضافه کردن پارامترهای مختلف و متنوع تر در فرآیند کار و کاربری راحت اپراتور برای اعمال تغییرات.

HMI مناسب و استاندارد باید رزولوشن صفحه نمایش درخوری داشته باشد و نصب آن از نظر سخت افزاری و نرم افزاری راحت باشد. همچنین باید با برندهای مختلف PLC ارتباط برقرار کند تا محدودیتی ایحاد نکند.

برندهای مطرح HMI

• Delta: نرم افزار DOP Soft
• Simense: نرم افزار WinnCC
• FATEK: نرم افزار FV Designer
• Schneider: نرم افزار Vijio Designer
• Omron: نرم افزار CX-One
• Allen-Bradley : نرم افزار FactoryTalk View

تفاوت بین HMI و SCADA

HMI (رابط ماشین انسانی) و SCADA (کنترل نظارتی و جمع آوری داده) دو سیستم متمایز اما مرتبط هستند که در اتوماسیون و کنترل صنعتی استفاده می شوند. تفاوت بین HMI و SCADA در ادامه توضیح داده میشود: HMI به عنوان رابط کاربری برای اپراتورها برای تعامل با یک ماشین یا فرآیند واحد عمل می کند و داده ها و قابلیت های کنترلی را در لحظه ارائه می دهد. معمولاً یک نمایش گرافیکی از سیستم ارائه می دهد و به اپراتورها اجازه می دهد تجهیزات خاص را نظارت و مدیریت کنند. از سوی دیگر، SCADA یک سیستم گسترده‌تر است که ماشین‌ها یا فرآیندهای متعدد را در کل یک مرکز صنعتی نظارت و کنترل می‌کند. داده ها را از حسگرها و دستگاه های مختلف جمع آوری و تجزیه و تحلیل می کند و امکان نظارت متمرکز، کنترل و ضبط داده ها را فراهم می کند. سیستم‌های SCADA اغلب عناصر HMI را در خود جای می‌دهند، اما قابلیت‌های پیشرفته‌ای مانند مدیریت هشدار، تجزیه و تحلیل داده‌های گذشته و کنترل از راه دور را نیز ارائه می‌دهند که آنها را برای عملیات‌های توزیع‌شده در مقیاس بزرگ مناسب می‌سازد. به طور خلاصه، HMI جزء SCADA است که برای کنترل ماشین یا فرآیند محلی طراحی شده است، در حالی که SCADA یک سیستم جامع برای مدیریت و نظارت بر فرآیندهای صنعتی پیچیده در چندین سایت است.